JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Biology

Drosophila toksisite laboratuvarda test etmek için bir omurgasız Model sistemi olarak kullanmak için deneysel protokol

Published: July 10, 2018
doi:
10.3791/57450
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
,
1Communities for Building Active STEM Engagement,Colorado State University-Pueblo, 2Department of Biology,Colorado State University-Pueblo

Summary

Bu yazıda, fenotipik olarak çıkışları farklı gelişim aşamalarında bir dizi pozlama etkisini Eğitim amacı ile kirleticiler için Drosophila cins içinde tür teşhir için ve daha fazla bir nesil için detaylı bir protokol sağlar.

Abstract

Onlar nadiren toksikolojik çalışmalarda kabul edilir rağmen acil özellikleri ve dış faktörler (nüfus ve ekosistem düzeyi etkileşimleri, özellikle) ekolojik önemli bitiş noktaları, arabuluculuk içinde önemli rol oynarlar. D. melanogaster birkaç isim toxicants, davranış, nörolojik ve genetik etkileri için toksikoloji modeli olarak ortaya çıkıyor. Daha da önemlisi, Drosophila cins içinde tür acil özellikleri dahil ve toksikoloji araştırma ekolojik ilgili soruları cevaplamak bir bütünleştirici çerçeve yaklaşım için bir model sistem olarak yararlı olabilir. Bu kağıt amacı fenotipik çıkışlarını ve ekolojik ilgili sorular bir dizi için bir model sistem olarak kullanılacak kirleticiler için Drosophila cins içinde tür maruz kalmaları için bir protokol sağlamaktır. Daha ayrıntılı olarak, bu protokolü 1 olarak kullanılabilir) organizasyon çok biyolojik düzeyde bağlantı ve toxicants her iki birey ve nüfus düzeyi fitness üzerinde; etkisini anlamak 2) toxicants etkisini gelişimsel pozlama farklı aşamalarında test; 3) test sonuçları kirleticilerin multigenerational ve evrimsel; ve 4) aynı anda birden fazla kirletici ve stres test.

Introduction

Her yıl yaklaşık 1000 yeni kimyasallar kimya endüstrisi1,2tarafından tanıtıldı; Ancak, sadece küçük bir yüzdesi bu kimyasalların çevreye etkilerinin dağıtım2,3önce test edilir. Büyük ölçekli felaketler nadir olmakla birlikte, kirleticiler, büyük bir çeşitlilik sublethal ve kronik maruz insanlar ve yaban hayatı4,5yaygın. Ölümcül, tek kimyasal pozlama, akut maruz kalma ve pozlama, fizyolojik etkileri kirleticiler hayatta kalma6, etkisini ölçme aracı olarak test etmek için ecotoxicology ve Çevresel Toksikoloji tarihsel odak oldu 7 , 8 , 9 , 10. hayvan testi için etik ve non-invaziv yaklaşımlar doğru bir kayma olsa da, geçerli yaklaşımlar rolden dolayı bu geliştirme, acil özellikleri ve dış faktörler sınırlama var (nüfus düzeyi gibi ve ekosistem düzeyi etkileşimleri) ekolojik önemli bitiş noktaları8arabuluculuk oynamak. Bu nedenle, yaban hayatı ve/veya laboratuarda omurgalılar ödün vermeden daha bütünsel bir yaklaşım dahil yöntemleri için bir ihtiyaç vardır.

Omurgasız modeli, Drosophila melanogastergibi toksisite test daha bütünsel bir yaklaşım ihtiyacını gidermek için cazip bir alternatif sistemlerdir. D. melanogaster, orijinal bir omurgasız modeli sistemi hakkında bir asır önce genetik araştırma insan ile ilgili olarak gelişmiş11. D. melanogaster şimdi göze çarpacak şekilde kullanılır omurgalı modeli alternatif bir yöntem olarak çeşitli nedenlerle: 1) koruma genler ve yolları arasında D. melanogaster ve insanlar; 2) kısa oluşturma süresi omurgalı modellerle karşılaştırıldığında; 3) ucuz maliyet, bakım; 4) örneklerin boyutu büyük oluşturmak için kolay; ve 5) fenotipik ve ekolojik-ilgili bitiş noktaları11,12,13,14,15,16,17 test etmek için kullanılabilir bolluk .

Birkaç laboratuar11,15,16,17,18,19,20,21,22, 23 , 24 , 25 artık kullanıyor D. melanogaster omurgalı modeli alternatif bir yöntem olarak toksisite testleri için kirliliği insanlar üzerinde etkileri anlamak için. Drosophila yerel yabani türlerin kullanılan, de ve yaban hayatı (insanlar) ekolojik cevap vermek için toksisite model olarak-, davranışsal-ve kuruluşun birden çok biyolojik düzeyde örümceklerle ilgili sorular. Türler Drosophila cins içinde bir model olarak kullanarak, çeşitli ölçülebilir bitiş noktaları vardır olası11,15,16,18,19,20 ,21,22,23,24,25. İn addition, Drosophila modeli kullanarak, toksikolog yapabilirsiniz: 1) etik etkileri kuruluşun; birden çok biyolojik düzeyde bağlantı 2) acil faktörler ve geliştirme rolü dahil; 3) çalışma ekolojik önemli bitiş noktaları (yanı sıra tıbbi olarak önemli bitiş noktası); 4) aynı anda birden fazla stres test; 5) ve test uzun vadeli multigenerational (Örneğin evrimsel ve transgenerational) stresler etkileri. Bu nedenle, Drosophila modeli sistemi olarak kullanmak yaklaşımlar mekanik yaklaşımlar doğuştan D. melanogaster laboratuar suşları ile eğitim için sınırlı değildir, çok sayıda sağlar.

Bu yazıda, biz yetiştirme ve çeşitli toksikolojik soruları cevaplamak için Drosophila toplamak için yöntemler mevcut. Daha ayrıntılı olarak, 1 için metodoloji tarif) ile bir veya daha fazla kirletici; bağcıklı orta Drosophila yetiştirme 2) toplama Drosophila geliştirme (üçüncü-biçim larva, pupa örnekleri, yeni eclosed yetişkin ve olgun yetişkin dolaşıpÖrneğin ); ve 3) test Kuşaklararası ve transgenerational iletim yanı sıra uzun vadeli yaydıkları maruz kalma evrimsel etkileri kirli ortamda Drosophila yetiştirme. Bu iletişim kuralı, önceki yazarlar18,19,20,21,22,23,24kullanarak,25 bildirdin farklı, genetik, fizyolojik ve davranışsal etkileri gelişimsel kurşun (Pb2 +) maruz kalma. Bu protokolü nasıl kirleticiler için insanlar ve yaban hayatı hiç giderek kirli ortamda risk faktörleri vardır anlamak için gerekli daha bütünsel bir toksikolojik yaklaşımı kullanmaya toksikolog sağlar.

Protocol

Bir toksin ağız sindirim uygun olduğunda kirli ortamda Drosophila cins içinde tür arka için kullanılan deneysel bir iletişim kuralı aşağıdaki protokoldür; maruz kalma diğer formları Drosophila modeli11,15,16,26kullanarak mümkündür. Daha önce Hirsch ve ark. tarafından açıklanan bu protokol için açıklanan yöntemleri 19 ve Peterson vd. 23 , 24 , 25. 1. Araştırma Laboratuvarı Drosophila hisse senedi olasılığını ayarla Çevre kontrollü inkübatör (veya küçük oda) Drosophila ev hisse senedi nüfus için İnkübatörler ayarlayarak sabit sıcaklık, ışık: karanlık döngüsü ve nem, test türler tercihleri bağlı olarak ayarlayın.Not: Tercih edilen çevre koşulları çalışma için seçilen türlerin yerel ekoloji bağlı olarak değişir. Örneğin, D. melanogaster Sahra Afrika27 ile yerel ve 25 ° C, 1212: açık: koyu döngüsü ve yaklaşık % 60 nem16,18,19,20 genellikle korunur , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 28 , 29 , 30. öte yandan, Kanada ve midwest ABD’de bir soğuk kadar bölge; en boyunca D. montana aralığı genişletir Bu nedenle, D. montana genellikle koşulları sırasında çiftleşme sezonu31benzetimini yapmak için 19-20 ° C ve bazen 24 h ışık rejimi tutulur. Drosophilaçeşitli türlerin coğrafi aralıkları daha ayrıntılı açıklaması için bkz: Drosophila türleşme desenler Web sitesi32. Bir tercih edilen Drosophila türler ve/veya doğuştan çizgi ya da bir hisse senedi Merkezi’nden (bkz. tablo reçetesi) alanından isteği veya toplamak çıldırdı, genetik olarak değişken nüfus üzerine başka bir araştırma laboratuvarı.Not: Aşağıdaki adımlarda araştırma laboratuvarı korumak için Drosophila vahşi, genetik olarak değişken nüfus toplamak için yöntemleri açıklanmaktadır. Bu yöntemler Markow ve O’Grady33 ve Werner ve Jaenike34 geniş çeşitlilik türlerin bir kerede bir yem kaynağı ile hedef belirli türler yerine toplamak için değiştirilmiş. Buzlukta yarım düzine olgun muz gecede donma ve yem tuzakları ayarlamadan önce defrost. Birden fazla 1-2 L plastik şişe şişe sinekler yem şişe ve kaçış yakalanması izin vermek için önünde u şeklinde bir yarık keserek hazırlayın. Sinekler kapakları kaçamaz Yani plastik şişe onların şişe kapakları ile kap. Böylece şişelerin dibinde yaklaşık bir inç muz içerir fetişlerin muz şişeleri altýna ekleyin. Ripe domates bir dilim şişeye koyun. Böylece Maya Bulamaç emmek muz alır bir Maya Bulamaç (artık Maya bira verme süreci üzerinden) şişenin dibinde muz ekleyin. Maya bulamaç ve muz uzak üzerinde yürümek için temiz bir substrat sinekler var ve bu yüzden (içinde dikey dik) ahşap sopa için şişe ekleyin.Bu yöntemlerden nihai ürün Şekil 1 gösterir. Ağaçlar şişelerde bir gecede ve her 24 h ağız aspiratı şişe dışında uçar kontrol yem asmak ve şişeleri ISO-erkek satırları oluşturmak için orta ile tek tek kadın yer.Not: Eğer sadece her tür dişilerini açıkça belirlenebilir çok kadın satırlar, ancak, oluşturulabilir. Buna ek olarak, sinekler Drosophila cins içinde farklı ekolojik niş işgal ve bu niş (Werner ve Jaenike34); bağlı olarak farklı beslenme ihtiyaçları olacak Werner ve Jaenike34 diyet önerileri ve yemek tarifleri için bkz. Toplanan Drosophila türler tanımlamak için belgili tanımlık yetişkin F1 çoluk çocuk diseksiyon mikroskop altında incelemek (Markow ve O’Grady33 ve Werner ve Jaenike34 çeşitli türler belirleme konusunda yardım için bkz: ). Resim 1 : Tuzaklar ve yem Drosophila alanında vahşi nüfus toplamak için kullanılan resimsel gösterimi. (A) sinek küme Colorado’da bir yerel alan sitede yakalar. (B) daha yakın görünümünü anında küme bu alan sitede yakalar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. ISO-erkek ya da bir çevre kontrollü inkübatöre veya oda sabit sıcaklık, ışık: karanlık döngüsü ve nem ile çok kadın satırlarında sürdürür. Bunu yapmak için ev şişeleri uçan veya şişelerde orta tercih ve ortamda yumurtlamak gravid kadın izin. Şişeleri larva ve pupa varlığı için izleyin.Not: Sinekler Drosophila cins içinde farklı ekolojik niş işgal ve farklı diyet gereksinimleri ve bu nişler33,34bağlı olarak çevre abiyotik Tercihler olacaktır. Çevresel tercihleri ve diyet önerileri (ve daha fazla sinek yetiştirme eğitimi)-ebilmek bulunmak Elgin ve Miller28, Shaffer ve ark. 29, stocker ve Gallant30, Markow ve O’Grady33ve Werner ve Jaenike34. Belgili tanımlık tür-ebilmek var olmak identified kadar yerel çevre koşulları vahşi yakalanan türleri kullanıyorsanız, İnkübatörler benzetimi yapılabilir. Hisse senetleri, sık sık taze orta aktarımı, sağlıklı satırları korumak için eski şişeleri, atma ve akarları enfeksiyondan kaçının.Not: Aktarım sıklığını türlerin yaşam döngüsü bağlı olacaktır. Örneğin, Drosophila melanogaster 2 haftada taze ortamına aktarın. Daha fazla bilgi üzerinde laboratuvarda, satırları korumak için Rand ve arkgörmek. 16, Elgin ve Miller28, Shaffer ve ark. Veritabanı36 29, stocker ve Gallant30, Greenspan35ve Fen eğitimi. 2. arka Drosophila kirlenmiş orta Not: İlk kez veya yeni bir contaminant(s) ile laboratuvar olarak Drosophila sınama olumlu sonuçlanırsa, öldürücü doz tanımlamak (bkz: Castaneda vd. 37 ve Massie vd. 38 yöntemleri için) ve LD50 (Castaneda ve arkbkz. 37 ve Akins ve ark. 39 yöntemleri için) ilk. Daha sonra istediğiniz fenotipik çıktı için biyolojik ilgili konsantrasyonları tanımlamak için bir doz-yanıt eğrisi çalıştırın; Hirsch ve arkgörmek. 19 ve Zhou ve ark. 40 yöntemleri için. Kirlenmiş orta kirletici Kimya bağlı olarak istenen concentration(s), hisse senedi çözümleri hazırlayın.Not: Örneğin PbAc hisse senedi çözümler hazırlamak için: geçen madde su ulaşır istenen konsantrasyon ile yapılan orta kadar distile su (dH20) geçen madde ekleyerek Kurşun asetat (PbAc) orta hisse senedi çözümleri hazırlayın. Örneğin, 1000 µM hisse senedi bir çözüm PbAc, hazır 1000 µM ulaşıncaya kadar dH2için 0 PbAc ekleyerek PbAc. Ayrıca, stok çözüm (Örneğin 1000 µM PbAc çözüm) için istenen konsantrasyon seyreltik (500 µM gibi PbAc) ve bu çözümler de hisse senedi korumak. Orta, denetim aracı olarak hizmet vermek amacıyla aşağıdaki üreticisinin yönergeleri hazırlamak. Ek orta, aşağıdaki üreticisinin yönergeleri hazırlamak; Ancak, hazırlanan kirletici çözüm dH20 için ek.Not: Örneğin, bir anda Drosophila orta kullanıyorsanız, yaklaşık bir çay kaşığı anlık orta için plastik bir şişe ekleyin. Yaklaşık 5-5,5 mL dH20 orta olarak ekleyin. Bir kaç canlı baker kontrol ortamı hazırlamak için mayası taneleri serpin. Deneysel orta hazırlamak için hisse senedi çözüm ek (500 µM gibi PbAc) dH20. Çoğalma uygun Olgun kadın ve erkek hisse senedi örneğin alınma olasılığını denetimi ve deneysel orta aktarın.Not: Saat sonrası eclosion üreme vade arasında Drosophila türler41farklıdır. Nazikçe hisse senedi sinekler şişe aşağı dominant el ile dokunun. Sinekler otomatik olarak şişe altına taşımak emin olun. Diğer el ile şişe dokunarak süre şişe kapağını çıkarın ve denetim veya kontamine orta taze bir şişe şişeyi sinekler ile üstüne yerleştirin. Şişeleri bir arada tutmak ve sinekler otomatik olarak denetim veya kontamine orta taze şişe aktarılır böylece onları hafifçe dokunarak, ters çevirin. Hala şişeyi sinekler ile dokunarak süre, şişeyi kap. Her şişe sinekli sayısı standartlaştırmak emin olmak daha fazla şişeleri ile yineleyin.Not: Yetişkinlerin tek transfer yoluyla aktarılan toplam ya da anestezi aşırı kalabalık önlemek için kullanılan şişeleri boyutuna bağlıdır. Yetişkin bir standart çevre koşulu (yani bir kuluçka)’nda kuluçkaya ve yetişkinler dostum ve orta 24-96 h için yumurtalarını bırakmak için izin verir. 24-96 h sonra yetişkin bir morg (mineral yağ ile dolu ve dar huni ile şapkalı bir şişesi) atmak geride bırakarak test etmek için olgun için (daha sonra deneysel konular olacak) yumurta döllenmiş. Tüpleri yumurta geliştirmek izin vermek için kuluçka makinesine koyun. Göçebe-biçim larva için şişeleri ortamından çıkan larvalar bakarak izlemek. 3. toplamak deneysel konularda çeşitli gelişim aşamalarında Not: Deneysel konularda kör kodlanmış 15 mL konik tüpler içinde yerleştirilir ve birikimi için test herhangi bir aşamada gelişimsel toplanan olabilir. Kirletici madde birikimi sınama yöntemleri okudu kirletici bağlı olacaktır. Örneğin, PbAc birikimi Inductively-Coupled plazma kütle spektrometresi (ICP-MS)42kullanarak test edilebilir. Buna ek olarak, gelişimsel herhangi bir aşamada fenotipik kirletici etkileri çeşitli için test edilecek deneysel konularda toplanan olabilir. Şekil 2 Drosophila yaşam döngüsü43göstermektedir. Şekil 3 pozlama için deneysel protokol ve koleksiyon için farklı gelişim aşamalarında gösterilmektedir. Resim 2 : D. melanogaster (en sık kullanılan Drosophila modeli sistemi) yaşam döngüsünün kavramsal genel bakış. Drosophila yaşam döngüsünün aşamaları vardır: 1) yumurta, 2) ilk biçim larva, 3) ikinci biçim larva, 4) üçüncü INSTAR larva, 5) üçüncü-biçim larva, göçebe 6) white-eye pupa, 7) kırmızı göz pupa, 8) yeni-eclosed yetişkin ve 9) olgun yetişkin. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 3 : Sözlü olarak kontamine orta ebeveyn (F0) ve sonraki nesillere Drosophila teşhir için yöntemler kavramsal genel bakış (F1 ve aynı zamanda). (A) yöntemleri maruz üretimi geliştirme sırasında sözlü maruz kalma. (B) yöntemleri kirletici maddeleri transfer çoluk çocuk (F-1 istenen üretimi) için test etmek için. Bu rakam Peterson ve ark. değiştirildi 24 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Göçebe-üçüncü INSTAR larva toplamak Larva ortamından ortaya ve kuluçka makinesine ışıkları açın sonra şişenin içinde bir h tarafında yukarı taşımak gibi ışıklar da kuluçka makinesine açtığınızda şişeleri izleme başlatın. İçinde bu h, göçebe-üçüncü INSTAR larva dikkatle bir tahta sopa veya cımbız kullanarak şişe taraftan kaldırmak.Not: “2.3.4” koydu yumurta sayısı larva koleksiyonu için kullanılabilir sayısını bağlıdır. Aşırı orta larvaları kaldırmak için dH2O. Pour dH2O kabı dışında küçük bir ölçek larvalar yerleştirin ve larvalar hassas görev silecek yerleştirin. Hassas görev silecek kullanarak, larvaları aşırı dH2O yavaşça çıkarın. Çevre kontrollü bir kuluçka deneysel nüfusu korumak. Yeni eclosed yetişkin toplamak Şişeleri için eclosion şişeleri kenarlarında pupa coloration gözlemleyerek izlemek.Not: Pupa geliştirme sırasında koyulaştırır. Gelişimsel zaman, özellikle ön eclosion, test türler üzerinde bağlıdır. İlk yetişkin eclose için başladığınızda, terk ve bu yetişkinlerin madeni yağ içeren bir morg atın. Ertesi sabah da kuluçka makinesine ışıkları açmak zaman, terk ve gecede veya morningbefore ışıkları sırasında eclosed sahip olabilir herhangi bir yetişkin bilinmeyen yaş (veya bekaret) atın. Yaklaşık 4 saat sonra anestezi CO2 topu şişeleri bulunan yeni eclosed yetişkin olarak ortaya çıkan herhangi bir yetişkin. Yetişkin bir diseksiyon mikroskop altında bir CO2 tabak yerleştirin. Yetişkin erkek ve kadın ovipositors ön ayakları üzerinde seks tarak yaşar seks.Not: D. melanogaster çiftleşme önlemek için eclosion içinde 6 h toplanan gerekir, ancak diğer türler artık gelişimsel kez olabilir (ve bu nedenle, bu zaman dilimi içinde toplanmasına gerek yoktur). Tahta bir sopa kullanarak CO2 plaka üzerinde ayrı yetişkin. Yavaşça orta eşleşen önceden varolan geçmiş için tahta bir sopa ile seks özel grupları yetişkinlerde aktarın. Olgun yetişkin sonrası eclosion toplamak Yetişkin orta eşleşen öncesi eclosion maruz yumurta aşamasından bir çevre kontrollü kuluçka istenilen yaş sonrası eclosion üzerinde kalmasını sağlar. Degişmeyen tek yetişkin yetişkin kapalı bedenlerini aşırı kirlenmiş orta damat izin vermek için test önce 24 saat denetim orta aktarın. 4. arka deneysel konularda Multigenerational etkileri ve Transgenerational pozlama Test etmek. Ebeveyn üretimi (aka P0 veya F0 nesiller) arka için yetişkin “2.1” anlatılan adımları izleyerek deneysel orta ve denetlemek üzere hisse senedi nüfus “2.3” ve “3.1” “3.3” için transfer. Ne zaman yetişkin çoğalma Olgun (Pitnick ve arkbkz. 41), tek başına, denetim ya da deneysel orta taze bir şişe için erkek (2.3.1 belirtildiği gibi) transferi bir şişe. Tek başına bir şişe kadın erkek şimdi içeren taze şişe aktarın. Yetişkin dostum ve lay yumurta ortamda 24-96 h. dökümü için izin ve yetişkin madeni yağ içeren bir morga atın ve şişeleri yavru geliştirmek izin vermek için yeniden kuluçkaya. 4.1 4.2 nesiller istenen sayısına bağlı olarak aracılığıyla adımları yineleyin.

Representative Results

Sözlü olarak Drosophila contaminant(s) boyunca geliştirme için teşhir ederek çeşitli toksikolojik sorular Drosophila biyolojik organizasyonun farklı düzeylerde açarak test edilebilir. Bu bölümde daha önce yayımlanmış belgeleri23,24saat içinde bu iletişim kuralını kullanan elde temsilcisi sonuçları sunar. Özellikle, bu iletişim kuralı daha önce birikimi, ortadan kaldırılması ve kurşun…

Discussion

Drosophila melanogaster genler ve13,14 D. melanogaster ve insanlar arasında yollar geniş korunması nedeniyle biyolojik süreçlerin bir dizi için güçlü bir model olarak kurulmuştur. Tıp bilimi için güçlü bir model olduğunu aynı nedenlerle Drosophila toksikolojik bitiş noktaları bir dizi antropojenik kirlilik etkisi çalışma için uygun modeli sistem olarak ortaya çıkmıştır. Birkaç laboratuar başarıyla D. m…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu yayın bir hibe Department of Education tarafından desteklenmiştir (PR Ödülü #P031C160025-17, proje başlığı: 84.031 C) etkin kök inşa nişan (C-BASE) için Colorado State University-Pueblo (CSU-Pueblo) topluluklarına. Geçerli zooloji teşekkür ederiz ve bize bu protokolü yayımlamak için bir fırsat sağlamak için Jüpiter editörleri yanı sıra önceki kağıtları temsilcisi sonuçları kullanma hakkı sağlamak için Elsevier yayınladı. Ayrıca C-Bankası programı, Dr Brian Vanden Heuvel (C-taban ve Biyoloji bölümü, CSU-Pueblo), CSU-Pueblo biyoloji bölüm, Thomas Graziano, Dr. Bernard Possidente (Biyoloji bölümü, Skidmore üniversite) ve Dr. Claire Varian Ramos teşekkür etmek istiyorum (Biyoloji bölümü, Colorado State University-Pueblo) onların destek ve yardım için.

Materials

Carolina Biological Instant Drosophila Medium Formula 4-24 Carolina Biological 173204
Drosophila vials, Narrow (PS), Polystyrene, Superbulk, 1000 vials/unit Genessee Scientific 32-116SB Used to store flies
Flugs Closures for vials and bottles, Narrow plastic vials Genessee Scientific 49-102 Used to store flies
Cardboard trays, trays only, narrow Genessee Scientific 32-124 Used to organize populations of flies
Cardboard trays, dividers only, narrow Genessee Scientific 32-126 Used to organize populations of flies
Thermo Scientific Nalgene Square Wide-Mouth HDPE Bottles with Closure Fischer Scientific 03-312D Useful for storage of contaminants
Thermo Scientific Nalgene Color-Coded LDPE Wash Bottles Fischer Scientific 03-409-17C Useful for storage of contaminants
Eppendorf Repeater M4 Manual Handheld Pipette Dispenser Fischer Scientific 14-287-150 Used to prepare medium
Combitips Advanced Pipetter Tips – Standard, Eppendorf Quality Tips Fischer Scientific 13-683-708 Used to prepare medium
Flypad, Standard Size (8.1 X 11.6cm) Genessee Scientific 59-114 Used to anesthetize flies
Flystuff foot valve Genessee Scientific 59-121 Used to anesthetize flies
Tubing, green (1 continguous foot/unit) Genessee Scientific 59-124G Used to anesthetize flies
Mineral Oil, Light, White, High Purity Grade, 500 mL HDPE Bottle VWR 97064-130 Used to make a morgue
Glass Erlenmeyer Flask Set – 3 Sizes – 50, 150 and 250ml, Karter Scientific 214U2 Walmart Not applicable Used to make a morgue
BGSET5 Glass Beaker Set Of 5 Walmart
Inbred or wildtype line of Drosophila Bloomington Drosophila Stock Center at Indiana University https://bdsc.indiana.edu
Wild popultions of Drosophila UC San Diego Drosophila Stock Center https://stockcenter.ucsd.edu/info/welcome.php
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Postel, S. . Defusing the Toxics Threat: Controlling Pesticides and Industrial Waste. , (1987).
  2. Vitousek, P. M., Mooney, H. A., Lubchenco, J., Melillo, J. M. Human domination of earth’s ecosystems. Science. 277, 494-499 (1997).
  3. United Nations Environment Program (UNEP). . Saving Our Planet: Challenges and Hopes. , (1992).
  4. Hansen, L. J., Johnson, M. L. Conservation and toxicology: Integrating the disciplines. Conservation Biology. 13, 1225-1227 (1999).
  5. Johnston, E. L., Mayer-Pinto, M., Crowe, T. P. REVIEW: Chemical contaminant effects on marine ecosystem functioning. Journal of Applied Ecology. 52, 140-149 (2015).
  6. Dell’Omo, G. . Behavioral ecotoxicology. , (2002).
  7. Clotfelter, E. D., Bell, A. M., Levering, K. R. The role of animal behaviour in the study of endocrine-disrupting chemicals. Animal Behaviour. 68, 665-676 (2004).
  8. Peterson, E. K., Buchwalter, D. B., Kerby, J. L., LeFauve, M. K., Varian-Ramos, C. W., Swaddle, J. P. Integrative behavioral ecotoxicology: bringing together fields to establish new insight to behavioral ecology, toxicology, and conservation. Current Zoology. 63, 185-194 (2017).
  9. Scott, G. R., Sloman, K. A. The effects of environmental pollutants on complex fish behaviour: Integrating behavioural and physiological indicators of toxicity. Aquatic Toxicology. 68, 369-392 (2004).
  10. Zala, S. M., Penn, D. J. Abnormal behaviors induced by chemical pollution: A review of the evidence and new challenges. Animal Behaviour. 68, 649-664 (2004).
  11. Abolaji, A. O., Kamdem, J. P., Farombi, E. O., Rocha, J. B. T. Drosophila melanogaster as a promising model organism in toxicological studies. Archives of Basic & Applied Medicine. 1, 33-38 (2013).
  12. Jennings, B. H. Drosophila-a versatile model in biology and medicine. Materials Today. 14, 190-195 (2011).
  13. Pandey, U. B., Nichols, C. D. Human disease models in Drosophila melanogaster and the role of the fly in therapeutic drug discovery. Pharmacology Reviews. 63, 411-436 (2011).
  14. Rubin, G. M., et al. Comparative genomics of the eukaryotes. Science. 287, 2204-2215 (2000).
  15. Rand, M. D. Drosophotoxicology: The growing potential for Drosophila in neurotoxicology. Neurotoxicol Teratol. 32, 74 (2010).
  16. Rand, M. D., Montgomery, S. L., Prince, L., Vorojeikina, D. Developmental toxicity assays using the Drosophila model. Current Protocols in Toxicology. 59, 1.12.1-1.12.20 (2015).
  17. Burke, M. K., Rose, M. R. Experimental evolution with Drosophila. American Journal of Physiology: Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 296, R1847-R1854 (2009).
  18. He, T., Hirsch, H. V. B., Ruden, D. M., Lnenicka, G. A. Chronic lead exposure alters presynaptic calcium regulation and synaptic facilitation in Drosophila larvae. NeuroToxicology. 30, 777-784 (2009).
  19. Hirsch, H. V., et al. Behavioral effects of chronic exposure to low levels of lead in Drosophila melanogaster. NeuroToxicology. 24, 435-442 (2003).
  20. Hirsch, H. V. B., et al. Variations at a quantitative trait locus (QTL) affect development of behavior in lead-exposed Drosophila melanogaster. NeuroToxicology. 30, 305-311 (2009).
  21. Morley, E. J., Hirsch, H. V. B., Hollocher, K., Lnenicka, G. A. Effects of chronic lead exposure on the neuromuscular junction in Drosophila larvae. NeuroToxicology. 24, 35-41 (2003).
  22. Ruden, D. M., et al. Genetical toxicologenomics in Drosophila identifies master- modulatory loci that are regulated by developmental exposure to lead. NeuroToxicology. 30, 898-914 (2009).
  23. Peterson, E. K., et al. Accumulation, elimination, sequestration, and genetic variation of lead (Pb2+) loads within and between generations of Drosophila melanogaster. Chemosphere. 181, 368-375 (2017).
  24. Peterson, E. K., et al. Asymmetrical positive assortative mating induced by developmental lead (Pb2+) exposure in a model system, Drosophila melanogaster. Current Zoology. 63, 195-203 (2017).
  25. Peterson, E. K. . Consequences of developmental lead (Pb2+) exposure on reproductive strategies in Drosophila. , (2016).
  26. Chifiriuc, M. C., Ratiu, A. C., Popa, M., Ecovolu, A. A. Drosophotoxicology: An emerging research area for assessing nanoparticles interaction with living organisms. International Journal of Molecular Sciences. 17, 36 (2016).
  27. Lachaise, D., Cariou, M. L., David, J. R., Lemeunier, F., Tsacas, L., Ashburner, M. Historical biogeography of the Drosophila melanogaster species subgroup. Evolutionary Biology. 22, 159-225 (1988).
  28. Elgin, C. R., Miller, D. W., Ashburner, M., Wright, T. R. F. Mass rearing of flies and mass production and harvesting of embryos. The Genetics and Biology of Drosophila. 2a, 112-121 (1978).
  29. Shaffer, C. D., Wuller, J. M., Elgin, C. R. Chapter 5: Raising large quantities of Drosophila for biochemical experiments. Methods in Cell Biology. 44, 99-108 (1994).
  30. Stocker, H., Gallant, P. Getting started: an overview on raising and handling Drosophila. Methods in Molecular Biology. 420, 27-44 (2008).
  31. Jennings, J. H., Etges, W. J., Schmitt, T., Hoikkala, A. Cuticular hydrocarbons of Drosophila montana: geographic variation, sexual dimorphism and potential roles as pheromones. Journal of Insect Physiology. 61, 16-24 (2014).
  32. Markow, T. A., O’Grady, P. M. . Drosophila: A Guide to Species Identification and Use. , (2005).
  33. Werner, T., Jaenike, J. . Drosopholids of the midwest and northeast. , (2017).
  34. Greenspan, R. J. The basics of doing a cross. Fly Pushing: The theory and practice of Drosophila genetics. , 3-24 (1997).
  35. JoVE Science Education Database. . . Biology I: yeast, Drosophila and C. elegans. Drosophila Maintenance. , (2018).
  36. Castañeda, P. L., Muñoz, G. L. E., Durán, D. A., Heres, P. M. E., Dueñas, G. I. E. LD50 in Drosophila melanogaster. fed on lead nitrate and lead acetate. Drosophila Information Service. 84, 44-48 (2001).
  37. Massie, H. R., Aiello, V. R., Whitney, S. J. P. Lead accumulation during aging of Drosophila and effect of dietary lead on life span. Age. 15, 47-49 (1992).
  38. Akins, J. M., Schroeder, J. A., Brower, D. L., Aposhian, H. V. Evaluation of Drosophila melanogaster as an alternative animal for studying the neurotoxicity of heavy metals. BioMetals. 5, 111-120 (1992).
  39. Zhou, S., et al. The genetic basis for variation in sensitivity to lead toxicity in Drosophila melanogaster. Environmental Health Perspectives. 124, 1062-1070 (2016).
  40. Pitnick, S., Markow, T. A., Spicer, G. S. Delayed male maturity is a cost of producing large sperm in Drosophila. Proceedings of National Academy of Sciences USA. 92, 10614-10618 (1995).
  41. Beauchemin, D. Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. Analytical Chemistry. 82, 4786-4810 (2010).
  42. Tyler, M. S., Tyler, M. S. Development of the fruit fly Drosophila melanogaster. Developmental Biology, a Guide for Experimental Study. , 8-27 (2000).
  43. Ortiz, J. G., Opoka, R., Kane, D., Cartwright, I. L. Investigating arsenic susceptibility from a genetic perspective in Drosophila reveals a key role for glutathione synthetase. Toxicological Sciences. 107, 416-426 (2009).
  44. Bonilla, E., Contreras, R., Medina-Leendertz, S., Mora, M., Villalobos, V., Bravo, Y. Minocycline increases the life span and motor activity and decreases lipid peroxidation in manganese treated Drosophila melanogaster. Toxicology. 294, 50-53 (2012).
  45. Guarnieri, D. J., Heberlein, U. Drosophila melanogaster, a genetic model system for alcohol research. International Review of Neurobiology. 54, 199-228 (2003).
  46. Posgai, R., Cipolla-McCulloch, C. B., Murphy, K. R., Hussain, S. M., Rowe, J. J., Nielsen, M. G. Differential toxicity of silver and titanium dioxide nanoparticles on Drosophila melanogaster development, reproductive effort, and viability: size, coatings and antioxidants matter. Chemosphere. 85, 34-42 (2011).
  47. Gupta, S. C., et al. Adverse effect of organophosphate compounds, dichlorvos and chlorpyrifos in the reproductive tissues of transgenic Drosophila melanogaster: 70kDa heat shock protein as a marker of cellular damage. Toxicology. 238, 1-14 (2007).
  48. Wasserkort, R., Koller, T. Screening toxic effects of volatile organic compounds using Drosophila melanogaster. Journal of Applied Toxicology. 17, 119-125 (1997).
  49. Markow, T. A., O’Grady, P. O. Reproductive ecology of Drosophila. Functional Ecology. 22, 747-759 (2008).
  50. Dev, K., Chahal, J., Parkash, R. Seasonal variations in the mating-related traits of Drosophila melanogaster. Journal of Ethology. 31, 165-174 (2013).
  51. Salminen, T. S., Vesala, L., Laiho, A., Merisalo, M., Hoikkala, A., Kankare, M. Seasonal gene expression kinetics between diapause phases in Drosophila virilus group species and overwintering differences between diapausing and non-diapausing females. Nature Scientific Reports. 5, 11197 (2015).
  52. Miller, R. S., Thomas, J. L. The effects of larval crowding and body size on the longevity of adult Drosophila melanogaster. Ecology. 39, 118-125 (1958).
  53. Peterson, E. K., Ghiradella, H., Possidente, B., Hirsch, H. Transgenerational epigenetic effects of lead exposure on behavior in Drosophila melanogaster. 11, 492-493 (2012).
  54. Soares, J. J., et al. Continuous liquid feeding: New method to study pesticides toxicity in Drosophila melanogaster. Analytical Biochemistry. 537, 60-62 (2017).

Tags

DrosophilaToxicity TestingInvertebrate ModelDose ResponseGrowth MediumDevelopmental StagesLarvaeAdultsExposureContaminants

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Peterson, E. K., Long, H. E. Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory. J. Vis. Exp. (137), e57450, doi:10.3791/57450 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image